- 著者: Golden EB, Chhabra A, Chachoua A, Adams S, Donach M, Fenton-Kerimian M, Friedman K, Ponzo F, Babb JS, Goldberg J, Demaria S, Formenti SC
- Corresponding author: Silvia C Formenti, MD (Weill Cornell Medical College, New York, NY, USA / New York University School of Medicine)
- 雑誌: The Lancet Oncology
- 発行年: 2015
- Epub日: 2015-06-18
- Article種別: Original Article (Phase 2 proof-of-principle trial, NCT02474186)
- PMID: 26095785
背景
Abscopal response (Latin ab-scopus、「target away」由来) は、照射野外の腫瘍病変が局所放射線治療により縮小する現象で、これまでの研究では転移癌の単一病変姑息照射後の稀な事象として観察されていた。発生機序の解明のため著者ら (Demaria et al. Nature 2004 らの先行研究) は、syngeneic murine転移モデルを構築し、局所radiotherapy + immunotherapyが非照射tumourや自然発生転移巣にabscopal応答を誘導することを示してきた。
これまでの研究で、樹状細胞 (dendritic cell; DC) は免疫応答開始に中心的役割を果たし、骨髄前駆細胞からの分化はFlt3-L (FMS-like tyrosine kinase 3 ligand) とgranulocyte-macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF) によって誘導される。著者らの first in vivo proof-of-principle実験では、bilateral 67NR mammary carcinoma flank tumour modelでradiotherapy + Flt3-Lがabscopal responseを誘導 (T-cell mediated、tumour-specific) することを示し、放射線治療がimmunogenic cell deathを介してpro-inflammatory signalingを引き起こし、DC cross-priming・T-cell repertoire diversity・lymphocyte trafficking改善・腫瘍免疫抑制環境克服に貢献することが報告されていた。
GM-CSFは複数のDC vaccine試験で adjuvantとして用いられ、murine melanoma modelでirradiated melanoma cells engineered to secrete GM-CSFのvaccinationが頑健で持続的なantitumor immunityを誘導 (Dranoff 1993)、臨床的にはsipuleucel-T (GM-CSF含有DC vaccine) がcastration-resistant prostate cancer (HR 0.78、95% CI 0.61-0.98、p=0.03) の生存改善を示していた。
これまでの研究 (earlier work) では、anecdotalにipilimumab + radiotherapyの先行研究 (Postow et al. NEnglJMed 2012、melanoma) や intratumoral TLR9 agonist + low-dose RTのlymphoma試験等のabscopal症例報告は存在したが、何が足りなかったかは「radiotherapy + GM-CSFを用いた immune-mediated abscopal responseを誘発する前向き臨床試験の完全な欠如」であり、未解明の重要なギャップとして残されていた。本Proof-of-principle試験はこのギャップを埋め、約13年前 (2003年) からの仮説 (local radiotherapy + 改善されたDC activationがabscopal responseを誘導) の長期検証結果として実施された。
目的
転移性固形腫瘍患者を対象に、(1) 主要評価項目として local radiotherapy + GM-CSFのconcurrent administrationによりabscopal response (≥30%減少を非照射野最大病変で示す患者の割合) を誘発できるかをproof-of-principleで検証、(2) 副次評価項目として安全性とoverall survival (OS) を評価することを目的とした。
結果
患者背景と試験進行 (Table 1、Table 2)：2003年4月-2012年4月にn=41登録、median年齢62.0歳 (IQR 54.5-69.5)、女性80% (33例)・男性20% (8例)、median 前治療chemotherapy 3レジメン (IQR 2-4)、≥3 measurable病変が51%・4-6病変が37%・>6病変が12%。Stage 1の最初の10例で4例 (40%) がabscopal responseを示し試験は計画通りstage 2 (+19例) へ進行。2 protocol amendments (2010年5月: immunological調査用追加 10例、2012年3月: protocol deviation補充2例) により最終的に n=41登録。腫瘍種内訳 (登録/abscopal assessable): NSCLC 18例/13例 (44%/32%、completing scheduled therapy 13例)、breast cancer 14例/11例 (34%/27%、completing 11例)、thymic cancer 2例/2例 (5%/5%)、urothelial cancer 2例、ovarian cancer 2例、eccrine cancer 1例、cervical cancer 1例、small-cell lung cancer 1例。30例 (73%) がscheduled therapy完了、4例 (10%) が best abscopal response評価不能。
主要評価項目—abscopal response 26.8% (Fig 2、Table 2、Table 4)：First 29例 (stage 1+2、Simon design上の判定対象) で8例 (27.6%、95% CI 12.7-47.2%) にabscopal response、ITT全41例で11例 (26.8%、95% CI 14.2-42.9%) と陽性。Null hypothesis (probability ≤0.05) vs alternative (≥0.20) の検定で primary endpointを達成。Abscopal responders 11例 vs Non-responders 30例 で比較すると、対象腫瘍種比率は responders側 NSCLC 36% vs non-responders側 NSCLC 30%、breast cancer 45% vs 27%、thymic 18% vs 0%。Best response別: NSCLCのassessable 13例でCR 2例・PR 2例・SD 7例・PD 1例 (CR+PR 4例 [31%])、breast cancer assessable 11例でPR 4例・SD 4例・PD 2例、thymic cancer assessable 2例でPR 2例。Waterfall plot (Fig 2) で abscopal responders は target lesion size減少率-30%〜-100%の範囲、non-respondersは0%付近〜+150%。
OS解析—abscopal responders で生存延長 (Table 4)：Abscopal responders (n=11) のmedian OS vs Non-abscopal responders (n=30) のmedian OSを Kaplan-Meier解析で比較、responders群の長期生存例が顕著で OS HR (95% CI) は responders有利の方向性を示した (具体的数値はTable 4補足、文中明示なし)。Abscopal respondersは中央値2 vs Non-responders 3 (IQR 1.50-2.50 vs 2-4) と前治療chemotherapyラインがやや少ない傾向。Baseline 末梢白血球数・好中球数・lymphocyte数では responders/non-responders間に有意差なし (Mann-Whitney法、p>0.05)。Median age 59歳 vs 62.5歳 (IQR 51.3-66.8 vs 55.4-69.6) で responders側がやや若年、男性比率 27% vs 17% で responders側にやや多い傾向だが Fisher検定で有意差なし。
安全性—Grade 3-4 AEは限定的、Grade 4 PE 1例 (Table 3)：Grade 3-4 AEは主にfirst cycle of chemoradiation + GM-CSF時に発症。最頻Grade 3-4 AE: 疲労6例・blood-related (lymphopenia 4例・leucopenia 4例・thrombocytopenia 2例・neutropenia 3例 [Grade 4 2例])・nausea/vomiting (chemo 1例 + GM-CSF 1例)・syncope (RT/chemo/GM-CSF各1例)・dermatitis (RT 1例)・bronchospasm 1例 (GM-CSF Grade 3)。Serious AEとしてGrade 4 pulmonary embolism 1例 (GM-CSF SC投与中、入院対応)、GM-CSFまたはRT減量例なし、毒性による治療中止例なし。11例がprotocol per 2 cycles完了せず: 8例は2cycle前にPD、3例はinterruption選択。
Protocol deviation 4例の概要：1例NSCLC: 治療後にleptomeningeal carcinomatosis発症で post-CT評価不能、1例ovarian: 腹膜癌発症で評価不能、1例: CT measurement不能、1例: protocol中に新規chemotherapy開始のviolation。ITTでこれらは non-respondersとしてcount。
考察/結論
本Phase 2 proof-of-principle試験 (n=41) は、転移性固形腫瘍患者に対する local radiotherapy (35 Gy/10 fr) + GM-CSF (125 µg/m² SC daily × 14日) のconcurrent投与が、ITT解析で26.8% (11/41例、95% CI 14.2-42.9) という臨床的に意義深いabscopal response率を達成することを実証した。GM-CSFがDC maturationを促進してin-situ抗腫瘍vaccineを生成し、放射線治療がimmunogenic cell deathを誘導することで、照射野外のmetastatic siteにも抗腫瘍免疫応答が拡散することを臨床的に確認した。NSCLC・breast cancer・thymic cancerの3腫瘍種で responseが観察され (特にthymic cancer 100%、NSCLC 31%)、腫瘍種横断的なabscopal effectの可能性を提示した重要な歴史的試験である。
これまでの研究との違いとして、Postow 2012の先行研究 (Postow et al. NEnglJMed 2012) はipilimumab + RTの単一症例報告であり、Brody 2010の先行研究はintratumoral TLR9 agonist + low-dose RTのB-cell lymphoma小規模試験であった (これとは異なる本研究の組み合わせ薬剤と固形腫瘍対象)。本研究はGM-CSFという非checkpoint inhibitorを用い、DC maturation経路を活用したin-situ vaccinationという新しい治療戦略をPhase 2レベルで体系的に検証した点で画期的である。新規な貢献として本研究で初めて (1) GM-CSF + RTのabscopal応答誘発をPhase 2で実証、(2) Simon’s two-stage設計でstage 1 (4/10) ・stage 2 (+19) でも陽性を再確認した堅牢デザイン、(3) NSCLC/breast/thymic 3腫瘍種でabscopal応答を観察した点、が挙げられる。
臨床応用として、(1) advanced NSCLC・breast cancerにstereotactic body radiotherapy (SBRT) + immunotherapy併用試験のrationale提供、(2) PACIFIC-style consolidation immunotherapy after CCRTでのabscopal mechanism活用、(3) thymic carcinomaへの新規治療オプション候補、(4) GM-CSFが anti-PD-1/anti-CTLA-4 antibodyと相補的なadjuvantとなり得るbench-to-bedsideの可能性、(5) in-situ vaccination戦略 (RT + 局所アジュバント) のproof-of-principle、が示された。本試験の結果はその後の ipilimumab + SBRT試験 (Twyman-Saint Victor 2015 Nature 2015)、pembrolizumab + RT試験 (PEMBRO-RT、KEYNOTE-001 NSCLC subgroup)、durvalumab + SBRT試験等の immunotherapy + radiotherapy combination研究のlandmark precursorとして位置付けられる。
残された課題とlimitationとして、(1) 単施設・heterogenous tumour typeでn=41の少数例、tumour type別の検出力不足、(2) Phase 2 single-arm proof-of-principle設計のため化学療法+RT単独 vs +GM-CSF併用の対照比較ができない、(3) abscopal response判定がradiologist 2名 central reviewで行われたが central pathology・molecular profile欠如、(4) immune monitoring (blood collection) のelectrical power failure事故で10例分の血液検体喪失、(5) responder予測バイオマーカー (baseline PD-L1, CD8+ TIL, TMB, HLA) 未解析、(6) optimal RT dose/fractionation (35 Gy/10 fr vs hypofractionation 3-8 Gy×3-5 fr SBRT) の比較が今後必要、(7) anti-PD-1/anti-CTLA-4併用での相乗効果検証、(8) memoria immunologica持続性、が今後の検討課題である。今後の研究としては、ICI + RT combination Phase 3 trial (PACIFIC・KEYNOTE-799等)、SBRT-based abscopal研究、neoantigen-specific T cell repertoireのlongitudinal解析、 GM-CSF + anti-PD-1の相乗効果検証が必要である (Postow et al. NEnglJMed 2012)。
方法
試験デザイン: 単施設・open-label・Phase 2 proof-of-principle試験 (New York University [NYU; ニューヨーク大学] School of Medicine、NYU-IRBH [institutional review board] 10673、ClinicalTrials.gov NCT02474186)、Simon’s optimal two-stage設計。2003年4月-2012年4月に登録、累積終了。
対象: 適格基準: 18歳以上、組織学的に確認されたsolid metastatic cancer、≥3つの distinct measurable disease sites (≥1 cm)、ECOG PS 0-1、生命予後≥3ヶ月、stable/progressing on single-agent chemotherapy or hormonal therapy (2回連続CT [6週間隔] で確認)、適切な臓器・骨髄機能 (絶対好中球数 >1500/μL、血小板 >50,000/μL、total bilirubin <1.5×ULN、AST/ALT <2.5×ULN、serum creatinine <1.5×ULN)。Brain metastases可だが target lesion対象外。除外: 4週以内の免疫療法歴、GM-CSFアレルギー、免疫抑制療法、investigational agent投与、 ongoing infection・症候性CHF (congestive heart failure)・6ヶ月以内のMI (myocardial infarction)・unstable anginaまたは arrhythmia。
Procedures: CT simulation + Eclipse v9 planning software (Varian 2100/2300 linear accelerator)。GTV (gross tumour volume) = gross disease、CTV (clinical target volume) = lesion + microscopic margin、PTV (planning target volume) = CTV + 0.5 cm setup margin。外部beam (electrons可、表在性病変)、IMRT (intensity modulated radiation therapy) も使用可。第1病変: day 1から2週間連続 (Mon-Fri) で計10 fr、合計35 Gy。第2病変: day 22から同様に35 Gy/10 fr (Fig 1)。Concurrent化学療法 (paclitaxel・docetaxel・capecitabine・liposomal doxorubicin) は減量・schedule調整。GM-CSF (125 µg/m² SC [subcutaneous; 皮下注] daily × 14日) はradiotherapy 1週目終了後day 8-22とday 29-43に投与 (照射開始から7日後開始の2-cycle設計)。
評価: Abscopal response = baseline 4週以内の身体所見/CTで定義、3週後 (treatment開始時起算) で臨床評価、7-8週後にCT再評価。Complete blood count・metabolic profile・safety monitoring。Two independent radiologists central reviewで abscopal response判定。CTCAE v3.0で毒性評価。
Outcomes: 主要=intention-to-treat (ITT) abscopal response割合 (best abscopal responding lesion ≥30%減少、最低でも完全消失をcomplete abscopal、≥30%減少を partial abscopal、≥20%増加をprogressive、insufficient changeをstable)。副次=safety・overall survival (Kaplan-Meier、enrollmentからdeath/last follow-upまで)、探索的=baseline complete blood countからのimmunological biomarker。
統計: Simon’s optimal two-stage design (n=10 stage 1で1例以上abscopal response検出時stage 2 [+19例] へ進む、検出しなければ試験終了)。Null hypothesis: abscopal response probability ≤0.05 vs alternative ≥0.20の検定で計29例必要 (検出力80%)。Non-assessable (physical exam不可・CT撮影不可・protocol violation) はITTで non-responder扱い。Binary responseのClopper-Pearson 95% CI、Fisher正確検定 (baseline characteristics)、Mann-Whitney法。Holm多重補正なし、両側p<0.05。SAS v9.0 + Graphpad Prism v6.0。